2014 Fiscal Year Research-status Report
真核細胞モデルを視野に入れた内部に区分けのあるベシクル系の構築と利用
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25870837
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
鈴木 健太郎 神奈川大学, 理学部, 外部資金雇用研究者 (60512324)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ジャイアントベシクル / ケージド化合物 / 紫外線応答性 / 二重ベシクル / 人工細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、種々の水溶液を内水相として持つ小ベシクルの分散液を、より大きなベシクルの内部に封入した「二重ベシクル」を作製し、さらに、紫外線のような非侵襲な外的刺激を用いて、外側のベシクルに影響を与えることなく、封入された小ベシクルだけを開孔させることで、外側のベシクルの内水相の状態を変化させられる系の構築を目指している。研究二年目となる本年度の成果概要を以下に示す。
（１）ベシクル内に種々の物質を封入するには、内容物にあわせたベシクル膜組成が重要となる。そこで、紫外線応答性リン脂質に加えて、双性イオン型リン脂質POPC、アニオン性リン脂質POPGおよびコレステロールからなるベシクルを種々の膜組成で調整し、紫外線照射によりベシクル内容物の放出を蛍光顕微鏡で直接観察した結果、紫外線応答性リン脂質含有量が10 mol%程度であっても、高圧水銀灯からの紫外線を数秒当てただけで内容物の放出が可能な光応答性ベシクルとして機能することを確認した。
（２）１で見出した組成を参考に、光応答性ベシクルを小ベシクルとした二重ベシクルを調整し、その紫外線応答を顕微鏡により確認した。その結果、外側のベシクルは保ったまま、内側のベシクルに封入されていたピラニンが、周辺の水相(外側のベシクルの内水相)に放出されることが確認された。この変化は、紫外線応答性リン脂質を含まない二重ベシクル系では起こらなかった。
（３）オレイン酸のケージド化合物からなる油滴が、紫外線照射前後にしめす動的挙動について詳細な顕微鏡観察を行った。紫外線を連続照射した場合は、光源に向かって油滴が移動する正の走光性が見られた。また、短時間の紫外線照射においては、紫外線照射に遅れて運動が出現する、特徴的な自発運動ダイナミクスが観察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大ベシクルに封入された小ベシクルの内封物を、紫外線によって小ベシクル外部(大ベシクル内水相)へと放出できる二重ベシクルという、本研究課題で提案した最も重要な仕組みの構築に、本年度は成功した。現時点では、小ベシクル内水相へのモデル内封物として、水溶性蛍光色素ピラニンを用いているが、本年度得られた知見を用いて内容物と膜との相互作用を調整することで、ピラニン以外の様々な水溶性物質を封入し、それらを紫外線により放出することが可能である。すでに、当該年度末の時点で、DNAの封入に関しては着手しつつある。これによって、計画段階で２６年度以降として発案した、内外膜内容物間での相互作用および内膜内容物と外膜との間の相互作用を誘起する、紫外線応答性二重ベシクルを実現するための基盤が整ったと考えられる。
さらに、研究を進める中で見出した、ケージドオレイン酸油滴に見られる特異な自発運動ダイナミクスについても、着実に進行しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
紫外線照射により小ベシクル内容物を大ベシクル内水相に放出できる二重ベシクル(今年度構築)を利用して、その特色を活かした以下の二つの系を計画書に提案している。（１）小ベシクルからの物質放出をきっかけとする化学反応系を二重ベシクルに封入し、紫外線と無関係な反応系に対する紫外線応答性の付与。（２）小ベシクルから放出された物質が大ベシクルの膜に内側から相互作用することで起こる形態変化。
１に関しては、計画書にある酵素反応による生化学反応系を封入した系の構築を目指すと共に、より有機化学の特色を活かした系として、シュウ酸ジフェニル化合物と酸化剤による化学発光の系の導入を試みたい。
２に関しては、予備的実験として、すでに小ベシクルにDNAを封入した二重ベシクルが形成可能なことを確認している。この知見に基づき、大ベシクル膜にカチオン性脂質(DDABなど)を加えカチオン膜とし、紫外線照射によって小ベシクルより放出されたポリアニオンであるDNAが、ベシクルの内側から接着することによって引き起こされるダイナミクスを顕微鏡により直接観察し、膜の物理の専門家と相談しながら、そこにある現象の解明を行う。
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| Causes of Carryover |
本研究を遂行する上で重要な紫外線応答性リン脂質の合成について本年度利用分を合成することにしていたが、昨年度に当初の予定より高い効率で合成されたため、今年度必要分を十分賄うことができたため、本年度予定していた合成に必要な諸経費が抑えられた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究は、基本的には計画通りに遂行する。そのうえで、故障により使用できなくなっていた高解像度CCDカメラシステムの修繕を行い、より詳細な顕微鏡観察が行える環境を整える。
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Research Products
(17 results)
